【摘要】：干支流交匯河段是河流系統(tǒng)典型的地貌單元,在人類社會經濟發(fā)展中占據極為重要的地位。隨著河流工程的建設,原本處于平衡狀態(tài)的交匯河段,來水來沙條件、侵蝕基準面、河道邊界發(fā)生變化,使干支流的相互作用以及交匯河段泥沙運動與河床演變發(fā)生復雜變化,這其中庫區(qū)交匯河段變化最為顯著,特別是梯級水庫內交匯河段可能面臨來上游水來沙條件和下游侵蝕基準面的雙重變化,此時水流運動及河床沖淤變化更為復雜,并引發(fā)一系列問題。因此探索庫區(qū)交匯河段泥沙淤積規(guī)律和防治在水沙災害與防治領域具有重要的理論意義和實際意義。 本文采用實測資料分析、理論分析與模型試驗研究相結合的方法,探討了庫區(qū)交匯河段泥沙淤積類型、主要影響因素,在此基礎上研究了不同因素影響下的水動力特性、泥沙淤積規(guī)律,分析了庫區(qū)交匯河段淤積所引發(fā)的問題,初步探討了減少庫區(qū)交匯河段淤積的方法。全文取得了以下主要認識： (1)分別根據支流淤積縱剖面形態(tài)、淤積分布和淤積泥沙來源劃分庫區(qū)交匯河段泥沙淤積類型,并指出淤積縱剖面形態(tài)、淤積分布和淤積泥沙來源之間存在聯(lián)系；通過資料分析和試驗論證,提出了在一定條件下,庫區(qū)交匯河段會出現支流淤積沙坎(倒坡錐體淤積形態(tài))和干流淤積沙坎是兩種獨特的淤積型態(tài)。 (2)從庫區(qū)交匯河段兼具庫區(qū)河段和交匯河段兩方面特點出發(fā),在分析影響庫區(qū)泥沙淤積的因素(入庫水沙條件、壩前水位等)和反映交匯河段特點的因素(包括干支流相互頂托的強度與持續(xù)時間、比降、入匯角等)的基礎上,指出干支流來水來沙條件、壩前水位和干支流相互頂托的強度與持續(xù)時間是最主要的影響因素。 (3)不論匯流比如何變化,水流從干流向交匯區(qū)下游運行過程中始終存在流速由增加到減小的轉折點,轉折點位于交匯區(qū)；當匯流比小于0.5時,水流從支流向交匯區(qū)下游運行過程中亦存在流速由增加到減小的轉折點。相應地水流挾沙力也出現先增大后減小的沿程變化。轉折點的存在是可能形成淤積沙坎的水動力學機制。壩前水位升高會使流速整體減小,流速與水流挾沙力的沿程變化速率減緩。 (4)壩前水位、干支流來水來沙條件、頂托作用(包括頂托強度與持續(xù)時間)均會顯著影響庫區(qū)交匯河段泥沙淤積總量與淤積分布。壩前水位的升高,會上提淤積部位；在遭遇洪水中匯流比較小時支流受頂托,支流洪水淤積主要集中在支流區(qū),當干流來沙量較大時易形成支流河道倒坡錐體淤積形態(tài)(支流淤積沙坎)；而長時段的支流洪水頂托干流將會造成交匯河段累積性的淤積,在干流河道形成淤積沙坎。 (5)對于干支流非恒定洪水的不同遭遇,最大匯流比、平均匯流比、主要輸沙期平均匯流比均能反映干支流相互作用對淤積分布的影響,即匯流比越大,支流區(qū)與交匯區(qū)的泥沙淤積比例越大,反之越�。粎R流比較小時,干流區(qū)泥沙淤積比例較大。采用平均匯流比更能反映洪水遭遇或者說干支流洪水相互作用對淤積分布的影響。 (6)庫區(qū)交匯河段淤積的產生與發(fā)展,特別是交匯河段淤積沙坎的產生與發(fā)展,會影響到水庫供水、航運、防洪等各個方面,屬于小淤積大災害。對于年內洪枯比較大,泥沙主要集中在洪水期,枯水期流量很小的庫區(qū)交匯河段,按照一定原則設置指定淤沙區(qū),改變交匯河段的泥沙淤積分布,使原本將進入交匯河段各個區(qū)域落淤的泥沙,在工程措施的干預下淤積至指定淤沙區(qū),然后挖除。試驗結果證實,這種方法可以顯著降低交匯河段泥沙淤積量,遏制淤積沙坎的形成。
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【學位授予單位】：武漢大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TV14;TV697.31

【參考文獻】

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本文編號：2263708